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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Antenne für
Hochfrequenz- oder Ultraschallwellen vom Netztyp mit Störsignalunterdrückung im
Empfangssignal, die einerseits Strahlerelemente oder Gruppen von
Strahlerelementen, die einzeln mit aktiven oder passiven amplituden-
oder phasengesteuerten Moduln versehen sind, die eine sendeseitige
wie empfangsseitige Ausrichtung des Sendestrahls durch analoge Strahlbildung
erlauben, und andrerseits Mittel zur anpassungsfähigen Strahlbildung mittels
Berechnung enthält,
die die Störsignalunterdrückung beim
Empfang realisieren.
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Nachfolgend werden aktive oder passive amplituden- und phasengesteuerte
Moduln zur Vereinfachung der Beschreibung kurz als gesteuerte Moduln
bezeichnet.
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Eine Netzantenne besteht aus einer
Gruppe von Strahlerelementen, die netzartig, meist in einer Fläche, gemäß einem
Rasterabstand λ/2,
das heißt der
halben Wellenlänge
der ausgesendeten oder empfangenen Welle, angeordnet sind, um das
Auftreten von Netzkeulen zu verhindern, die die Richtwirkung der
Antenne stören.
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Die Bemessung einer Antenne hängt von
der Amplitude des zu empfangenden Signals ab, das heißt von dem
gewünschten
Signal-Rauschverhältnis
beim Empfang und von der gewünschten
Winkelauflösung.
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Meistens sind die zu empfangenden
Signale durch eine am Empfangsort gleichmäßige Flächenverteilung der Leistungsdichte
charakterisiert, sodaß die
Leistung des empfangenen Nutzsignals mit der wirksamen Antennenfläche zunimmt.
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Die Winkelauflösung ist ihrerseits durch die lineare
Abmessung L der Antenne in der betrachteten Richtung bezogen auf
die Wellenlänge λ im Verhältnis λ/L definiert,
wobei die Festwinkelauflösung
durch das Verhältnis λ2/S
definiert ist (S ist die Fläche
der Antenne).
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In der Praxis kann die Winkelauflösung weniger
leicht erhöht
werden als das Signal/Rauschverhältnis,
sodaß man,
wenn gar kein Kompromiß akzeptabel
ist, zu einer Überzahl
von Strahlerelementen ausweichtzurückgreift. Da man aber aus Kostengründen die
Anzahl von Strahlerelementen einer Netzantenne möglichst begrenzen muß, ist es
nützlich,
die Überzahl
dadurch zu mindern, daß man Leerstellen
im Netz der Strahlerelemente in der Fläche einer Netzantenne wählt. Die
Netzantenne wird dann als lückenhaft
oder gar als verarmt bezeichnet, wenn die Anzahl von fehlenden Strahlerelementen kleiner
beziehungsweise größer als
die Anzahl von vorhandenen Strahlerelementen ist.
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In einer lückenhaften oder verarmten Netzantenne
bedeutet die Abwesenheit bestimmter Strahlerelemente, daß das Netzraster
von etwa λ/2 nicht
mehr eingehalten wird, sodaß Netznebenkeulen
auftreten, wenn die Anordnung der Leerstellen periodisch ist, oder
diffuse Keulen, wenn diese Anordnung zufällig ist. Es ist wichtig, diese
Nebenkeulen und diffusen Keulen möglichst zu reduzieren.
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Eine Netzantenne kann mechanisch
oder elektronisch in ihrer Peilrichtung gesteuert werden. Bei elektronischer
Steuerung erfolgt sie bei der Aussendung durch eine analoge Strahlbildung,
während der
Empfang entweder durch analoge Strahlbildung oder durch Strahlbildung
mittels Berechnung erfolgen kann.
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Die analoge Strahlbildung erfordert,
daß die Strahlerelemente
der Antenne oder die Gruppe von Strahlerelementen einzeln mit aktiven
oder passiven amplituden- oder phasengesteuerten Moduln versehen
sein müssen,
mit denen die Ebene der ausgesendeten oder empfangenen Wellen in
die gewünschte
Richtung gebracht werden kann. Dies hat den Vorteil, sowohl in Sende-
als auch in Empfangsrichtung zu funktionieren. Gegebenenfalls ermöglichen
eine Amplitudensteuerung oder ein Verteilernetz eine Gewichtung
bezüglich
der Amplitude.
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Die Strahlbildung mittels Berechnung
besteht darin, die von jedem der strahlenden Elemente empfangenen
Signale zu digitalisieren, nachdem sie kohärent demoduliert worden sind,
und sie dann einzeln phasenmäßig zu verschieben
und durch einen Rechner eine gewichtete Summe ermitteln zu lassen, um
die Ebene der empfangenen Wellen in einer gewünschten Richtung auszurichten.
Dies hat den Vorteil einer großen
Anpassungsfähigkeit
der Strahlbildung, da es möglich
ist, durch Berechnung gleichzeitig mehrere Strahlen in unterschiedliche
Richtungen zu bilden. Außerdem
wird es möglich,
wenn die Strahlbildung mittels Berechnung anpassungsfähig ist,
durch Justierung der Nullstellen im Strahlungsdiagramm eine Störsignalunterdrückung durchzuführen. Der
Nachteil liegt jedoch darin, daß diese
Strahlbildung in Senderichtung unbrauchbar ist sowie teure Anlagen
für die
Digitalisierung der Signale der Strahlerelemente und eine sehr erhebliche
Rechenkapazität
erfordert.
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Um die Kosten bei der Strahlbildung
zu begrenzen, wurde daran gedacht, das Antennennetz in Unternetze
zu unterteilen und die Strahlbildung mittels Berechnung in beschränkter Form
nicht mehr hinsichtlich der einzelnen Signale der Strahlerelemente,
sondern nur noch hinsichtlich der von jedem der Unternetze der Strahlerelemente
kommenden Signale zu realisieren. Die Rasterung der Antenne bei etwa λ/2 wird nicht
mehr eingehalten, was zum Auftreten von Netzkeulen und/oder diffusen
Keulen führt, sodaß die beschränkte Strahlbildung
zu mittelmäßigen Antenneneigenschaften
in einem weiten Winkelbereich führt.
Sie bleibt jedoch in ihrer anpassungsfähigen Form für die punktuelle
winkelmäßige Störsignalunterdrückung interessant,
da diese, um wirksam zu sein, nicht voraussetzt, daß sich die
Strahlbildung auf eine große
Anzahl von empfangenen Signalen bezieht.
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Angesichts dieser Betrachtungen und
der Tatsache, daß eine
Netzantenne oft sowohl in Sende- als auch in Empfangsrichtung verwendet
wird, ist es üblich,
die Strahlerelemente in einer Netzantenne einzeln oder in Gruppen
mit gesteuerten Moduln zu versehen, die eine Ausrichtung durch analoge
Strahlbildung und eine Gruppenbildung der Strahlerelemente der Antenne
in Empfangsrichtung in Unternetze zu ermöglichen, um eine Störsignalunterdrückung durch
anpassungsfähige
und beschränkte
Strahlbildung mittels Berechnung durchzuführen, wobei die Gruppenbildung
der Strahlerelemente beim Empfang in flächigen Unternetzen führt und
die anpassungsfähige
und beschränkte
Strahlbildung mittels Berechnung in den beiden Peilrichtungen horizontal
und vertikal erfolgt.
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Die anpassungsfähige und beschränkte Strahlbildung
mittels Berechnung ergibt ein Strahlungsdiagramm, dessen Hauptkeule
die von den gesteuerten Moduln erzeugte Peilrichtung beibehält, aber
deren Nullstellen in Richtung auf Störquellen verschoben sind, indem
hauptsächlich
die relativen Amplituden und gegebenenfalls in zweiter Linie die relativen
Phasenverschiebungen beeinflußt
werden, denen die Empfangssignals der Unternetze unterworfen werden.
Die Gesamtenergie bleibt zwar erhalten, aber dieses Strahlungsdiagramm
hat den Nachteil, daß es
Netzkeulen an diskreten Winkelpositionen oder diffuse Quellen je
nach der Organisation der flächenmäßigen Unternetze
in der Antenne, ob periodisch oder zufällig, enthält, da die Unternetze obligatorisch
Phasenzentren besitzen, die einen Abstand größer oder gleich λ besitzen
entsprechend einer Unter-Tastung der Fläche der Antenne.
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Um diesen Nachteil zu begrenzen,
wurde in der von der Anmelderin eingereichten französischen Patentanmeldung
FR-A-2 712 121 vorgeschlagen,
in einer Netzantenne eine Strahlausrichtung durch analoge Strahlbildung
ergänzt
durch eine Störsignalunterdrückung beim
Empfang mithilfe von zwei beschränkten
Strahlbildungen mittels Berechnung durchzuführen, wobei diese Strahlbildungen
auf die Empfangssignale der Strahlerelemente angewendet werden,
die mit gesteuerten Moduln ausgerüstet sind und in zwei Scharen
von linearen, parallelen und gemäß zwei unterschiedlichen
Richtungen angeordneten Unternetzen und mithilfe einer nichtlinearen
Kombination der beiden Empfangssignale zusammengefaßt werden,
die von den beiden beschränkten Strahlbildungen
mittels Berechnung stammen. Dieses Vorgehen ergibt eine Verringerung
der über
die Nebenkeulen und insbesondere über die Netzkeulen ankommenden
Störungen
im Fall einer lückenhaften Antenne.
Die nichtlineare Verarbeitung der Zusammenfassung der Empfangssignale
aufgrund der beiden beschränkten
Strahlbildungen mittels Berechnung kann jedoch Intermodulationsprodukte
ergeben, wenn mehrere Signale im gleichen Entfernungsfach einer
gleichen Winkelzelle vorhanden sind, nämlich beispielsweise ein Ziel
und ein Störsignal. Dieser
Nachteil kann durch eine Dopplerfilterung vor der Zusammenfassung
der beiden Empfangssignale umgangen werden, die aus den beschränkten Strahlbildungen
mittels Berechnung resultieren, aber dies bedeutet, daß die Dopplereffekt-Filtereinrichtungen verdoppelt
werden müssen.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist
eine Netzantenne mit Ausrichtung der Hauptkeule durch analoge Strahlbildung
und mit Störsignalunterdrückung beim
Empfang mithilfe von anpassungsfähigen
und beschränkten
Strahlbildungen mittels Berechnung, was zu einem niedrigen Pegel
von Nebenkeulen und diffusen Keulen führt, und zwar unabhängig davon, ob
die Netzantenne vollständig,
lückenhaft
oder verarmt besetzt ist.
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Gegenstand der Erfindung ist eine
Netzantenne mit Störsignalunterdrückung beim
Empfang, die Strahlerelemente, welche einzeln oder in Gruppen mit
passiven oder aktiven amplituden- und phasengesteuerten Moduln versehen
sind und eine Peilung in Sende- wie Empfangsrichtung durch analoge Strahlbildung
ermöglichen,
sowie eine Schaltung zur Störsignalunterdrückung beim
Empfang besitzt und die aufweist:
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- – erste
Mittel zur anpassungsfähigen
und beschränkten
Strahlbildung mittels Berechnung, die auf von den gesteuer ten Moduln
kommende Empfangssignale einwirken und gemäß einer ersten Art in lineare
und zu einer ersten Richtung parallele Unternetze zusammengefaßt sind
und Korrekturen bestimmen, denen die von den verschiedenen zu berücksichtigenden
linearen Unternetzen kommenden Empfangssignale unterworfen werden,
um Störquellen
zu beseitigen, wobei diese Korrekturen auf die gesteuerten Moduln angewendet
werden,
- – und
zweite Mittel zur anpassungsfähigen
und beschränkten
Strahlbildung mittels Berechnung, die auf von den gesteuerten Moduln
kommende Empfangssignale einwirken und gemäß einer zweiten Art in lineare
und zu einer zweiten Richtung parallele Unternetze zusammengefaßt sind
und Korrekturen bestimmen, denen die von den verschiedenen zu berücksichtigenden
linearen Unternetzen kommenden Empfangssignale unterworfen werden,
um Störquellen
zu beseitigen; wobei diese Korrekturen auf die von den verschiedenen
berücksichtigten
Unternetzen kommenden Empfangssignale angewendet werden, ehe diese
Signale zur Bildung eines Empfangskanals für die globale Antenne summiert
werden.
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So ergibt sich eine Störsignalunterdrückung beim
Empfang in einer Netzantenne mit elektronischer Peilrichtungssteuerung
durch analoge Strahlbildung mithilfe von zwei aufeinanderfolgenden
anpassungsfähigen
und beschränkten
Strahlbildungen mittels Berechnung, was für die Antenne eine beschränkte Verarbeitungslast
im Vergleich zu der einer anpassungsfähigen vollständigen Strahlbildung
mittels Berechnung ergibt, die von den Empfangssignalen ausgeht,
welche einzeln von den an die Strahlerelemente der Antenne angeschlossenen
gesteuerten Moduln geliefert werden, wobei zugleich eine entsprechende
Verringerung der Störungen
aufgrund der Nebenkeulen und Netzkeulen erzielt wird.
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Vorzugsweise verlaufen die Richtungen
der beiden Einheiten von linearen Unternetzen senkrecht zueinander,
wobei eine Richtung in der horizontalen Ebene und die andere in
der vertikalen Ebene der Netzantenne liegt.
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Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung
werden nun anhand einer nur als Beispiel zu verstehenden Ausführungsform
der Erfindung und der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Netzantenne
mit Störsignalunterdrückung.
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2 zeigt
im Strahlungsdiagramm für
den Empfang einer Netzantenne den Einfluß der Schaltung zur anpassungsfähigen und
beschränkten Strahlbildung
in Elevationsrichtung, wie sie in der Netzantenne gemäß 1 mit Störsignalunterdrückung verwendet
wird.
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3 zeigt
im Strahlungsdiagramm für
den Empfang einer Netzantenne den Einfluß der Schaltung zur anpassungsfähigen und
beschränkten Strahlbildung
in Azimutalrichtung, wie sie in der Netzantenne gemäß 1 mit Störsignalunterdrückung verwendet
wird.
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4 zeigt
im Strahlungsdiagramm für
den Empfang einer Netzantenne die kombinierten Einflüsse der
beiden Schaltungen zur anpassungsfähigen und beschränkten Strahlbildung
in Elevations- und Azimutalrichtung, wie sie in der Netzantenne
gemäß 1 mit Störsignalunterdrückung verwendet wird.
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5 ist
ein Diagramm, das die Lage der Nebenkeulen des Strahlungsdiagramms
einer Netzantenne bezüglich
der Hauptkeule in der Elevations-Azimutalebene zeigt.
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1 zeigt
eine ebene Netzantenne mit einer Anzahl von Strahlerelementen 1,
die gleichmäßig in m
Spalten und n Zeilen gemäß einem
Raster mit Abständen
von etwa λ/2
verteilt sind (λ ist
die Betriebswellenlänge
der Antenne), um dem Kriterium der Flächenabtastung zu entsprechen,
durch das Nebenkeulen des Netzes im Fall einer elektronischen Tastung über einen
großen
Winkel vermieden werden. Jedes Strahlerelement 1 ist mit
einem eigenen gesteuerten Phasenverschiebungsmodul 2 ausgerüstet, der
durch einen gesteuerten Dämpfungsmodul 3 ergänzt wird.
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Um die Konfiguration der Antenne
zu vereinfachen, ist es möglich,
mehrere Strahlerelemente der Antenne durch einen gemeinsamen gesteuerten
Modul 2 bedienen zu lassen.
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Die gesteuerten Moduln 2 und 3 werden
in erster Linie durch eine nicht dargestellte Peilschaltung der
Antenne gesteuert, die die Ebene der Wellen der Antenne in der gewünschten
Richtung nach Azimut und Elevation ausrichtet, indem im wesentlichen
auf die Phasen und hilfsweise auch auf die Pegel der Signale der
verschiedenen Strahlerelemente Einfluß genommen wird, um die Form
der Keule oder Keulen zu modellieren.
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Beim Empfang werden die Ausgänge der
gesteuerten Moduln 2 und 3 in zwei Scharen zusammengefaßt, nämlich eine
erste Schar aus n horizontalen linearen Reihen von m zur horizontalen
Achse parallelen Elementen und eine zweite Schar aus m vertikalen
linearen Reihen von n zur vertikalen Achse parallelen Elementen.
Diese beiden Scharen ergeben sich mithilfe von zwei Gruppen von
gekreuzten und überlagerten
Verteilern. Letztere teilen das am Ausgang eines gesteuerten Moduls 2, 3 verfügbare Empfangssignal
in eine erste und eine zweite Komponente, die parallel verfügbar sind,
und fassen einerseits die erste Komponenten mit den ersten Komponenten
der anderen gesteuerten Moduln 2, 3 der gleichen
horizontalen Reihe zusammen, um ein Empfangssignal Σgi zu
bilden, und fassen andrerseits die zweite Komponente mit allen von
den anderen gesteuerten Moduln einer gemeinsamen vertikalen Reihe
zusammen, um ein Empfangssignal Σsi zu bilden. Die Empfangssignale Σgi aller
horizontalen Reihen von Strahlerelementen 1 werden über eine
Bank 4 von Analog/-Digitalwandlern
an eine erste Schaltung 5 zur anpassungsfähigen und
beschränkten Strahlbildung
mittels Berechnung angelegt, die Korrektursteuerungen für die gesteuerten
Moduln 2, 3 erarbeitet, welche an zweiter Stelle
die Steuerungen ergänzen,
die von der Peilschaltung erarbeitet wurden. Die Empfangssignale Σsi aller
horizontalen Reihen von Strahlerelementen 1 werden über eine
andere Bank 6 von Analog/Digitalwandlern an eine zweite Schaltung 7 zur
anpassungsfähigen
und beschränkten
Strahlbildung mittels Berechnung angelegt, die einen Empfangskanal
der globalen Antenne bildet.
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Die erste Schaltung 5 zur
anpassungsfähigen
und beschränkten
Strahlbildung mittels Berechnung analysiert die Störungen der
an der Netzantenne empfangenen Welle in vertikaler Richtung und
leitet daraus die Korrekturen für
die von der Peilschaltung erarbeiteten Steuerungen ab, die den verschiedenen
gesteuerten Moduln 2, 3 zugeführt werden, um die erfaßten Störungen zu
verringern. Mit dieser Schaltung kann man im Empfangsstrahlungsdiagramm
der Netzantenne Einbrüche
in vertikaler Richtung in Form von horizontalen Tälern erzeugen,
um die in vertikaler Richtung bezüglich der Peilachse der Antenne
versetzt liegenden Störsignale
zu eliminieren.
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Die zweite Schaltung 7 zur
zur anpassungsfähigen
und beschränkten
Strahlbildung mittels Berechnung analysiert die Störungen der
an der Netzantenne empfangenen Welle in horizontaler Richtung und
leitet daraus die Amplituden- und Phasenkorrekturen ab, die auf
die Empfangssignale der vertikalen Reihen von Strahlerelementen 1 anzuwenden
sind, um die erfaßten
Störungen
zu verringern, ehe diese Empfangssignale zur Erzeugung eines globalen Empfangssignals
der Netzantenne summiert werden. Mit dieser Schaltung kann man im
Empfangsstrahlungsdiagramm der Netzantenne Einbrüche in horizontaler Richtung
in Form von vertikalen Tälern
erzeugen, um die in horizontaler Richtung bezüglich der Peilachse der Netzantenne
versetzt liegenden Störsignale
zu eliminieren.
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Die ersten und die zweiten Schaltungen 5, 7 zur
anpassungsfähigen
und beschränkten
Strahlbildung mittels Berechnung werden hier nicht näher erläutert, da
sie bei der Störsignalunterdrückung mithilfe
einer anpassungsfähigen Strahlbildung
mittels Berechnung auf der Basis der Suche nach Pegelkorrekturen
und in zweiter Linie nach Phasenkorrekturen der Empfangssignale
eine bekannte Technik darstellen und die Leistung des globalen Empfangssignals zu
minimieren erlauben gemäß der Hypothese,
nach der die Störsignale,
die man eliminieren will, eine im allgemeinen größere Leistung als das Nutzsignal
haben und aus einer Richtung kommen, die sich von der Peilrichtung
der Netzantenne zumindest etwas unterscheidet.
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Die 2, 3 und 4 zeigen in einem direkten Bezugsdreiflächler, in
dem auf der Achse OX der Azimutalwinkel, auf der Achse OY der Elevationswinkel und
auf der Achse OZ der Signalpegel aufgezeichnet ist, die Schnitte
in den Ebenen XOZ und YOZ der Flächen
des Strahlungsdiagramms der Netzantenne, die für einen Empfangsbetrieb im
Fall der Verwendung nur der ersten Schaltung 5 zur anpassungsfähigen und
beschränkten
Strahlbildung in Elevationsrichtung beziehungsweise im Fall der
Verwendung nur der zweiten Schaltung 7 zur anpassungsfähigen und
beschränkten
Strahlbildung in Azimutalrichtung, beziehungsweise im Fall einer
gemeinsamen Anwendung der ersten und der zweiten anpassungsfähigen und
beschränkten
Strahlbildung in Elevations- und Azimutalrichtung.
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2 zeigt
das für
die Netzantenne erhaltene Strahlungsdiagramm, die für den Empfang
nur mit der ersten Schaltung 5 zur anpassungsfähigen und beschränkten Strahlbildung
mittels Berechnung arbeitet, welche auf die Empfangssignale der
horizontalen Reihen von Strahlerelementen 1 mit ihren gesteuerten
Moduln 2 und 3 einwirkt. Das Diagramm enthält eine
schmale Hauptkeule, die entlang der durch die Regelung erster Ordnung
der gesteuerten Moduln 2, 3 vorgegebenen Peilrichtung
verläuft,
und Nebenkeulen. Die Nebenkeulen haben in der horizontalen Ebene
XOZ geringere Amplituden, da die beschränkte Strahlbildung auf horizontalen,
vollen Reihen beruht, und in der Elevationsebene YOZ deutli chere
Amplituden, aber mit Nullstellen dazwischen, die die Form von Tälern parallel
zur horizontalen Achse und mit Positionen besitzen, die in Elevationsrichtung
durch die anpassungsfähige
Aktion der beschränkten
Strahlbildung einstellbar sind.
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3 zeigt
das für
die Netzantenne erhaltene Strahlungsdiagramm, die für den Empfang
nur mit der zweiten Schaltung 7 zur anpassungsfähigen und beschränkten Strahlbildung
mittels Berechnung arbeitet, welche auf die Empfangssignale der
horizontalen Reihen von Strahlerelementen 1 mit gesteuerten
Moduln 2 und 3 einwirkt. Das Diagramm enthält eine
schmale Hauptkeule, die entlang der durch die Regelung erster Ordnung
der gesteuerten Moduln 2, 3 vorgegebenen Peilrichtung
verläuft,
und Nebenkeulen. Die Nebenkeulen haben in der vertikalen Ebene YOZ
geringere Amplituden, da die beschränkte Strahlbildung auf vertikalen,
vollen Reihen beruht, und in der Azimutalebene XOZ deutlichere Amplituden,
aber mit Nullstellen dazwischen, die die Form von Tälern parallel
zur horizontalen Achse und mit Positionen besitzen, die in Azimutalrichtung
durch die anpassungsfähige
Aktion der beschränkten Strahlbildung
einstellbar sind.
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4 zeigt
das Strahlungsdiagramm, das für
die Netzantenne im Empfangsbetrieb aufgrund der Kombination der
Wirkungen der beiden Schaltungen 5 und 7 zur anpassungsfähigen und
beschränkten
Strahlbildung erhalten wird. Die anpassungsfähigen Wirkungen der beiden
aufeinanderfolgenden Strahlbildungen in der Elevationsrichtung und
in der Azimutalrichtung führen
zur Bildung von Einbrüchen in
Form von Tälern,
von denen die einen parallel zur horizontalen Achse und die anderen
parallel zur vertikalen Achse verlaufen, wobei jeder Einbruch nur
einen Freiheitsgrad einer einzigen anpassungsfähigen und beschränkten Strahlbildung
verbraucht.
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Man bemerkt, daß die aufeinanderfolgende Verwendung
von zwei anpassungsfähigen
und beschränkten
Strahlbildungen mittels Berechnung für die Störsignalunterdrückung in
Empfangsrichtung bezüglich
von zwei orthogonalen Scharen von Strahlerelementen der Antenne,
von denen die eine Schar zuerst auf die gesteuerten Moduln der Strahlerelemente
einwirkt und dann die andere ein globales Empfangssignal der Netzantenne
liefert, hinsichtlich der Nebenkeulen zu einem Ergebnis führt, das
dem einer vollständigen
anpassungsfähigen
Strahlbildung mittels Berechnung nahekommt und zugleich eine ausreichende
Zahl (m – 1)
+ (n – 1)
von Freiheitsgraden für
die Eliminierung von Störquellen
vorgibt und wesentlich geringere Rechenkapazitäten erfordert, da die anpassungsfähigen und
beschränkten
Strahlbildungen mittels Berechnung nur noch auf m + n Punkte anstatt
von m · n
Punkte bezogen sind.
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Die Tatsache, daß die Nullstellen oder Einbrüche, die
von den beiden Verarbeitungen zur anpassungsfähigen und beschränkten Strahlbildung mittels
Berechnung erzeugt werden, die Form von Tälern und nicht von Senken haben,
ist ein Vorteil, wenn man die Form des Mehrdeutigkeitsdiagramms einer
Antenne mit in Elevations- und Azimutrichtung getrennter Beleuchtung
in Betracht zieht. Wie 5 zeigt,
bestehen nämlich
die Nebenkeulen aus Seitenkeulen 10 abnehmender Amplituden,
die sich um die Hauptkeule herum entlang von Reihen auf der vertikalen
und der horizontalen Hauptachse verteilen, und aus Nebenkeulen 11 der
Nebenkeulen, die schachbrettartig verteilt sind. Da aber mit Ausnahme der
Hauptkeule die Nebenkeulen die eventuellen Störungen am meisten spürbar machen,
sind die anpassungsfähigen
Nullstellen in Form eines Tals besonders geeignet für Anordnungen
der Nebenkeulen in Reihe.
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Da die Durchführung der Amplituden- und Phasenkorrekturen
durch die erste Schaltung zur anpassungsfähigen und beschränkten Strahlbildung mittels
Berechnung durch Einwirkung auf die gesteuerten Moduln der strahlenden
Elemente erfolgt, ist ein gewisser sehr kurzer Zeitraum nötig, um
die Zustände
der gesteuerten Moduln zu verändern.
Die Rechenzeit für
die Korrekturen verlängert
diesen Zeitraum nicht, aber im Gegensatz zu einer üblichen anpassungsfähigen und
beschränkten
Strahlbildung kann die Verarbeitung nicht vorübergehend gespeicherte Signale
betreffen, ohne daß der
Fluß der
ankommenden Signale unterbrochen würde. Man muß also eine Neutralisierung
von Empfangszeitintervallen akzeptieren, um die Regelungen der gesteuerten Moduln
zu erneuern, wenn dies erforderlich ist. Um periodische und systematische
Neutralisierungsperioden zu vermeiden, kann man die Analysefunktion der
ersten Bearbeitung zur anpassungsfähigen und beschränkten Strahlbildung
mittels Berechnung zur Überwachung
der Störungen
und ihrer Entwicklung nutzen und den Empfang erst zu unterbrechen,
wenn sich die Notwendigkeit einer deutlichen Änderung der Regelung der gesteuerten
Moduln herausstellt. Mit der Geschwindigkeit der derzeit verfügbaren Rechenmittel
und derjenigen der Hochfrequenz-Mikroelektronik
der aktiven Antennenmoduln ist es möglich, die Unterbrechung des
Empfangs für
die Aktualisierung der Korrekturen auf ein Entfernungsfach zu begrenzen.
Im Fall einer Netzantenne für
Impulsradargeräte
ist es möglich,
das Auftreten dieser Situation zu minimieren, indem man die Auffrischung
der Korrekturen bezüglich
der Regelung der gesteuerten Moduln auf den Beginn der Rekurrenz
legt.
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Es sei bemerkt, daß es möglich ist,
ein- oder zweimal die zweite Schaltung 7 zur anpassungsfähige und
beschränkte
Strahlbildung mittels Berechnung zu verdoppeln, indem ausgehend
von derselben Antenne mehrere Empfangskanäle zur Verfügung stehen, die in unterschiedliche
Azimutrichtungen weisen. Jedes Exemplar der zweiten anpassungsfähigen und
beschränkten
Strahlbildung mittels Berechnung 7 wird also in erster
Linie mit einem ersten besonderen Satz von komplexen Wichtungskoeffizienten
versehen, der an die gesuchte Peilrichtung in horizontaler Ebene
angepaßt
ist.
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Oben wurde eine Netzantenne beschrieben, die
für die
Störsignalunterdrückung nacheinander zwei
anpassungsfähige und
beschränkte
Strahlbildungen mittels Berechnung einsetzt, nämlich eine erste, hybride Strahlbildung,
die zuerst auf die gesteuerten Moduln der Strahlerelemente der Antenne einwirkt
und ausgehend von einer Schar von Strahlerelementen der Antenne
in horizontalen Reihen wirksam wird, und dann eine zweite rein digitale Strahlbildung,
die ausgangsseitig ein globales Empfangssignal der Netzantenne liefert
und aufgrund einer Zusammenfassung der Strahlerelemente der Antenne
in vertikalen Reihen wirksam wird. Man könnte auch die erste anpassungsfähige und
beschränkte Strahlbildung
hybrider Art ausgehend von einer Zusammenfassung der Strahlerelemente
der Antenne in vertikalen Reihen und die zweite anpassungsfähige und
beschränkte
Strahlbildung rein digitaler Art ausgehend von einer Zusammenfassung
der Strahlerelemente der Antenne in horizontalen Reihen durchführen. Es
sei jedoch bemerkt, daß die
erstgenannte Version in der Praxis günstiger ist. Die Störungen aufgrund
von gezielten oder zufälligen
Störquellen
haben im allgemeinen eine längere
stationäre Phase
in vertikaler als in horizontaler Richtung. Es ist also günstiger,
die erste hybride Verarbeitung zur anpassungsfähigen und beschränkten Strahlbildung, die
nur sehr kurze Unterbrechungen für
die Nachstellung der Regelungen der gesteuerten Moduln erfordert,
auf die vertikale Achse zu legen, da diese Unterbrechungen weniger
oft auftreten.
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Die anpassungsfähigen Korrekturen für die gesteuerten
Moduln können
nur einer einzigen Lösung
für eine
einzige gebildete Keule entsprechen. Digital angewendete Korrekturen
können
parallele Lösungen
sein, die auf mehrere Keulen angewendet werden. Daraus folgt für eine Lösung mit
mehreren parallelen Keulen, daß diese
nur in der Ebene gebildet werden können, in der die anpassungsfähige Strahlbildung
vollständig
digital ist.
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Die oben beschriebene Netzantenne
ist eine volle Netzantenne. Natürlich
könnte
sie auch lückenhaft
oder verarmt sein. In diesem Fall lassen ohne Berücksichtigung
von Störquellen
die beiden nacheinander erfolgenden anpassungsfähigen und beschränkten Strahlbildungen
mittels Berechnung die eventuellen Netzkeulen oder diffusen Keulen
aufgrund der Lücken
oder der Verarmung unverändert, und
die Einbrüche
oder anpassungsfähigen
Nullstellen sind diejenigen einer anpassungsfähigen Strahlbildung mittels
Berechnung im Umfeld der diffusen oder Nebenkeulen der unveränderten
Antenne.
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Eine typische Anwendung der Netzantenne mit
Störsignalunterdrückung beim
Empfang wie oben beschrieben ist eine Netzantenne für ein 3D-Radargerät (vertikal,
horizontal, Entfernung). Für
eine Hauptkeule des Strahlungsdiagramms mit einem Öffnungswinkel
von 2° in
Elevationsrichtung und 1,5° in Azimutrichtung
muß die
Netzantenne etwa 80 Spalten von 54 Strahlerelementen, also insgesamt
4320 Strahlerelemente enthalten. Mit einer solchen Netzantenne wird
die Störsignalunterdrückung beim
Empfang nacheinander durch die erste anpassungsfähige und beschränkte hybride
Strahlbildung, die auf die Steuerungen der gesteuerten Moduln der
Strahlerelemente einwirkt, welche 54 Einstellungen in vertikaler
Richtung hat, und durch die zweite, rein digitale und beschränkte Strahlbildung
gewährleistet,
die ein globales Empfangssignal liefert, das 80 Einstellungen in
Azimutrichtung hat. Da die Anzahl von Freiheitsgraden (54 – 1) + (80 – 1) beträgt, kann
die Störsignalunterdrückung beim
Empfang grundsätzlich 132
Störquellen
bekämpfen,
was im Betrieb eine erhebliche Reserve darstellt. Es sei außerdem bemerkt,
daß eine
große
Ersparnis bei der Bearbeitung im Vergleich zu einer anpassungsfähigen vollständigen Strahlbildung
mittels Berechnung erzielt wird, da die beiden anpassungsfähigen verzögerten Strahlbildungen
sich nur auf 54 und 80 Punkte und nicht auf 4320 Punkte beziehen.